KR100424954B1 - 유리섬유 사의 수지 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리섬유 사(yarn)를 실란액으로 처리함으로써 섬유 한올 한올에 여러 색상의 수지를 코팅할 수 있는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유리섬유 사의 수지 코팅 방법은 백금노즐을 이용하여 압출된 유리섬유를 보빈에 감아 사를 제조하는 단계, 상기 사를 바인더가 완전히 소각되도록 건조로에서 열처리하는 단계, 상기 열처리된 사를 실란액에 침적시킨 후, 110 내지 130℃에서 10 내지 20분 동안 건조시키는 단계 및 상기 건조된 사를 염료 또는 안료에 수지를 혼합한 용액이나 수지 자체로 코팅하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 유리섬유 사를 실란액으로 처리함으로써 다양한 색상의 수지를 섬유 한올 한올에 코팅하므로 균일한 수지도포가 요구되는 제품에도 자유롭게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

유리섬유 사의 수지 코팅 방법{Method for coating glass yarn with resin}

본 발명은 유리섬유 사(yarn)의 수지 코팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리섬유 사를 실란액으로 처리함으로써 섬유 한올 한올에 여러 색상의 수지를 코팅할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유리섬유는 10-20㎛ 굵기의 미세한 유리 모노필라멘트를 약 100-200 가닥 정도 집속함으로써 직경 1-2㎜ 내외의 사 형태로 만들 수 있고, 다시 수 가닥 또는 수십 가닥으로 묶어 집속함으로써 보다 굵은 직경의 유리섬유집속체(로빙:roving)를 만들어 사용할 수 있다. 이러한 유리섬유는 인장강도, 탄성, 유연성 및 보온 단열성이 뛰어나 다양한 산업분야에서 응용되고 있다.

특히, 유리섬유 사가 고속 연마지석 보강재료 또는 장식용으로 사용될 경우 다양한 색상을 내는 것이 필요하다. 종래에는 유리섬유 직물에 수지를 코팅하여 사용하였으나 이 경우에는 균일한 수지의 도포가 불가능하며 다양한 색상을 내기 어렵다. 또한 직물로 코팅한 후 3 내지 6㎜ 굵기의 초프트 섬유(chopped fiber)로 다시 제조하기가 어렵고 유리섬유 사의 한올 코팅에는 고가의 설비와 에너지가 필요하여 양산제조가 거의 불가능한 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 유리섬유 사의 한올 수지 코팅을 용이하게 함으로써 유리섬유 직물에 다양한 색상을 부여하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 유리섬유 사(yarn)의 실란액 처리 단계와 수지코팅 단계의 개략적인 공정도를 나타낸 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 언와인더(unwinder) 2 : 롤러

3 : 용액조 4 : 가이드 롤러

5 : 건조로 7 : 피딩(feeding) 롤러

8 : 리와인더(rewinder) 9 : 쵸핑머신(chopping machine)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리섬유 사의 수지 코팅 방법은 유리를 가열 용융시킨 후 백금노즐을 통하여 압출된 유리섬유를 보빈에 감아 유리섬유 사를 제조하는 단계, 상기 유리섬유 사를 바인더가 완전히 소각되도록 상온 내지 350℃에서 30분 내지 3시간 동안 열처리하는 단계, 상기 열처리된 유리섬유 사를 실란액에 침적시킨 후 110 내지 130℃에서 10 내지 20분 동안 건조시키는 단계 및상기 건조된 유리섬유 사를 염료 및 안료에 수지를 혼합한 용액이나 수지 자체로 50 내지 250℃에서 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실란액은 실란 0.5 내지 1.0 중량%를 증류수에 희석하여 제조된 것임을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

통상의 유리섬유인 E-유리, C-유리, A-유리, S-유리 또는 D-유리를 화학성분에 상관없이 보강재로 쓰일 것인지 장식용으로 색상을 부여하여 사용할 것인지의 여부에 따라 유리를 가열용융하여 백금노즐을 통하여 압출된 유리섬유를 보빈에 감아 유리섬유 사를 제조한다. 본 발명에서는 E-유리 및 내산성(耐酸性)이 좋은 C-유리가 사용될 수 있다.

제조된 유리섬유 사는 건조로에서 균일하게 열이 흡수되도록 한 후 상온 내지 350℃의 온도에서 30분 내지 3시간 동안 열처리하여 바인더가 완전히 소각되도록 하는 것이 바람직하다. 바인더가 완전히 소각되지 않을 경우 수지 코팅시 접착강도가 저하되며 색상이 선명하지 못하여 투명성이 저하될 수 있다. 이때 열처리 온도와 시간은 유리섬유의 굵기에 따라 달라지는데 즉, 섬유의 굵기가 5 내지 9㎛인 세(細)섬유인 경우 상온 내지 250℃에서 10㎛보다 굵은 섬유인 경우 250 내지 350℃에서 30분 내지 3시간 동안 처리하는 것이 바람직하다.

열처리를 거친 유리섬유 사를 언와인더(1)로부터 한올 한올 풀어내어 롤러(2)를 통해 실란(silane)액이 담긴 용액조(3)에 실란액이 충분히 적셔질 때까지 함침시킨 후, 가이드 롤러(4)를 통해 건조로(5)로 이동시킨다. 이때 건조 온도는 110 내지 130℃에서 10 내지 20분간 건조시키는 것이 바람직하다.

유리섬유 사에 실란액을 처리하는 것은 무기질 섬유인 유리섬유 사에 유기질인 수지의 코팅을 용이하도록 하기 위함이다. 실란화합물은 그 화학 구조적 특징으로 인하여 무기물인 유리섬유와도 결합하고 유기질인 수지와도 결합하여 코팅이 용이하도록 한다. 사용되는 실란액은 증류수에 실란 0.5 내지 1.0중량%를 희석시켜 사용하는 것이 바람직하다. 실란이 0.5중량% 미만으로 사용된 경우 수지코팅한 후에 인장강도와 접착강도가 감소하며 1.0중량% 초과하여 사용된 경우 코팅에 부가적인 효과를 미치지 못한다.

실란액으로 처리된 후 건조되어 리와인더(8)에 감긴 유리섬유 사를 다시 언와인더(1)를 통해 수지 혼합물이 담긴 코팅액조(3)에 함침하고 건조로(5)에서 건조 단계를 거침으로써 원하는 색상을 갖는 수지로 코팅할 수 있다. 이때 사용되는 수지는 열가소성 수지와 열경화성 수지 모두 사용할 수 있으며, 열가소성 수지로는 폴리에틸렌(PE), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에스테르, 나이론, 우레탄 등이 사용될 수 있으며, 열경화성 수지로는 에폭시수지, 불포화 폴리에스테르, 페놀수지, 비닐에스테르 등이 사용될 수 있다. 또한, 수지 단독으로 사용하거나 염료 및 안료와 혼합하여 사용할 수 있으며 건조온도는 50 내지 250℃의 범위가 바람직하며, 특히 코팅된 유리섬유 사가 보강재로 쓰일 경우 반경화상태(B상태)까지 건조시키는데 이때 건조온도는 50 내지 140℃가 바람직하며, 장식용으로 사용될 경우 완전경화상태(C상태)까지 건조되도록 건조온도를 140 내지 250℃로 설정하는 것이 바람직하다.

코팅된 사는 쵸핑머신(9)을 이용하여 용도에 맞게 잘라서 쵸프트 섬유로 제조되거나, 장식용으로 사용될 수 있다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

E-유리를 백금노즐을 사용하여 지름 7∼13㎛로 유리섬유 사를 제조한 후, 250℃의 건조로에서 적어도 30분간 열처리하여 섬유의 바인더를 완전히 소각시켰다. 열처리된 사를 증류수에 실란 0.5중량%를 희석시킨 실란액이 담긴 용액조에 실란액이 충분히 적셔질 때까지 함친시킨 후, 건조로(5)의 온도를 120℃로 하여 10분간 열처리 단계를 거쳐 리와인더(8)에 감았다. 용액조(3)를 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에 염료 및 안료를 혼합한 코팅액으로 채운 후, 상기 리와인더에 감긴 유리섬유 사를 다시 언와인더(1)를 통해 한올 한올 풀어내어 코팅액이 담긴 용액조(3)에 함침시킨 후 건조로(5)의 온도를 140℃로 건조시켜 코팅하였다.

실시예 2

C-유리를 사용한 것을 제외하고는 실시에 1과 동일한 방법으로 사를 코팅하였다.

본 발명의 실시예 1에 따라 코팅된 사를 3㎜로 잘라서 초프트 섬유로 제조한 후 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

표1

구분	외경(mm)	두께(mm)	폭(mm)	중량(g)	밀도(g/㎤)	최대하중(Kgf)	곡강도(Kgf.m)	충격강도(Kgf.m)	파괴(RPM)
실시예1	150.36	15.69	50.65	222.6	1.863	320.2	386.5	2.11	파괴안됨

표1에서 나타낸 바와 같이 충격강도와 인장강도가 모두 규격에 맞게 제조되어 코팅된 유리섬유 사를 초프트 섬유로 쉽게 제조할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 유리섬유 사의 수지 코팅 방법은 유리섬유 사를 열처리와 실란처리한 후 특정 온도에서 수지에 함침시킴으로써 다양한 색상의 수지로 코팅할 수 있으며, 섬유를 한올 한올 코팅하므로 균일한 수지도포가 요구되는 제품에도 자유롭게 사용할 수 있는 효과가 있다. 또한 기존의 섬유코팅 설비를 이용하여 간편하게 코팅할 수 있어 공정의 효율화 뿐 아니라 원가 절감의 효과도 크다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다.

Claims (2)

1. 유리를 가열 용융시킨 후 백금노즐을 통하여 방사한 후, 로빙(roving) 또는 합연사 형태로 유리섬유 사(glass fiber yarn)를 제조하여 보빈에 감는 단계;

   상기 유리섬유 사를 바인더가 완전히 소각되도록 상온 내지 350℃에서 30분 내지 3시간 동안 열처리하는 단계;

   상기 열처리된 유리섬유 사를 증류수에 0.5 내지 1.0중량 ％의 실란이 희석된 실란액으로 침적시킨 후 110 내지 130℃에서 10 내지 20분 동안 건조시키는 단계; 및

   상기 건조된 유리섬유 사를 염료 및 안료에 수지를 혼합한 용액이나 수지 자체로 50 내지 250℃에서 코팅하는 단계;

   를 포함하는 유리섬유 사의 수지 코팅방법.
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